Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Diseño de un sistema IoT para determinar el aforo de la zona de asientos libres del Complejo de Innovación Académica (CIA)
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-11) Minaya Orihuela, Carlos Guillermo; Carrión Pardo, Julio Renato; Velarde Criado, Luis Ángelo; Lucho Romero, Cesar Stuardo
    En tiempos previos a la pandemia la biblioteca del Complejo de Innovación Académica (CIA), de la PUCP, presentaba un aforo insuficiente para la cantidad de alumnos, ello producía que tanto los espacios de estudios libres y grupales (cubículos) presenten una disponibilidad limitada. Por el lado de los cubículos, estos cuentan con un sistema de reservas que permite una gestión de los mismos; pero por el lado de la zona de estudio de libre disponibilidad no hay presencia de un sistema de monitorización provocando que la búsqueda de asientos libres para un estudiante o grupo de estudiantes tome un tiempo mayor. Ante posible retorno a clases para el 2022, el control de aforos dentro de este establecimiento será necesario y obligatorio, para así, poder evitar posibles contagios. Esta tesis busca diseñar un sistema IoT para determinar y monitorizar el aforo en tiempo real de los asientos libres de la biblioteca del CIA. Se determinó que el uso de cámaras en combinación con algoritmos de inteligencia artificial corriendo en pequeños equipos de procesamiento (SBCs) como son los Raspberrys, cubren los objetivos propuestos en la tesis. Además, se propone una aplicación web desplegada en la nube, la cual se comunica con el SBC bajo el protocolo de comunicación MQTT. Esta página web permite consultar y administrar determinada información con respecto al aforo dependiendo de los permisos del usuario. El diseño y análisis se centra en un área del primer piso de la biblioteca, pero puede ser aplicada en todos los pisos de este espacio o incluso replicado en otros ambientes que necesiten tal fin.
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    Diseño de una fuente de poder de voltaje variable para electroforesis en gel de agarosa
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-03-20) Morán Arias, Kevin Walter Alejandro; Velarde Criado, Luis Ángelo
    El presente trabajo consiste en el diseño de una fuente de poder para ensayos de electroforesis horizontal en gel de agarosa. La electroforesis es un método de separación de biomoléculas usado en los laboratorios de biología molecular. Dentro de las técnicas y tipos de electroforesis existentes, la variante horizontal en gel de agarosa es la que utiliza menos equipamiento. Esta variante se usa para separar proteínas y ácidos nucleicos, teniendo otras áreas de aplicación como la investigación en criminalística, los exámenes clínicos, entre otros. El equipamiento necesario para el tipo de electroforesis mencionado es una cámara de ensayos y una fuente de poder, siendo este último componente sobre el cual se centrará el presente trabajo. Debido a los inconvenientes que puede acarrear la obtención de estos equipos del extranjero, como retrasos en el tiempo de entrega, incremento del costo por el envío, posible daño del equipo al momento del traslado, regulaciones del país, etc., sumado a la iniciativa del estado peruano por el avance tecnológico del país y a una propuesta del grupo de investigación Grupo de Desarrollo de Equipos para Laboratorios Biológicos “Equi-LaB” es que se decidió por el desarrollo de este tipo de equipos. Este diseño es el resultado de la experiencia obtenida en el diseño y construcción de un modelo previo de una fuente de poder para electroforesis, cuyo autor es el mismo que el del presente trabajo. Las características eléctricas máximas del modelo anterior (al que llamaremos “modelo Alfa”) eran de 150 V y 150 mA, las cuales fueron incrementadas hasta los valores de 300 V y 400 mA en el presente diseño (al que llamaremos “modelo Beta”), ya que con estos últimos valores se obtienen características que pueden ser competitivas contra las fuentes de poder para electroforesis comerciales. Para realizar el diseño electrónico de la fuente, siendo este el objetivo principal, fue necesario completar los siguientes objetivos específicos: i) Entender el principio de electroforesis, ii) Consultar la teoría y recomendaciones para el diseño, iii) Diseñar los circuitos teniendo como base los requerimientos de la fuente y iv) Simular los principales circuitos del diseño y analizar los resultados.
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    Diseño de un sistema inteligente de monitoreo intradomiciliario y remoto para el cuidado de la población adulta mayor
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-22) Muñoz Zuta, Jose Luis; Velarde Criado, Luis Ángelo
    Los adultos mayores suelen sufrir ciertos problemas de salud, deterioro físico, entre otras afecciones que son propias de la edad. En el Perú, son más de 800 000 personas mayores que viven en hogares unipersonales y carecen de un acompañante. Ante una situación de emergencia y al vivir solos, los adultos mayores corren el riesgo de no recibir atención inmediata, ya que no poseen una forma de comunicación rápida con sus familiares o cuidadores, quienes, a la vez, no poseen una herramienta que les informe de lo ocurrido. El presente trabajo de tesis consiste en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo intradomiciliario y remoto para las viviendas unipersonales de adultos mayores en el Perú. El diseño se basa en el enfoque AAL (vida asistida por el ambiente), el cual tiene como objetivo mejorar la calidad de vida independiente de las personas mayores y discapacitadas mediante la aplicación de nuevas tecnologías para integrar funcionalidades de monitoreo y cuidado en su vivienda. El sistema se divide en cinco subsistemas: módulo wearable, tecnologías integradas en la vivienda, unidad de control y comunicaciones, base de datos y un aplicativo móvil. El sistema desarrollado es capaz de monitorear en tiempo real el pulso cardíaco del usuario con una precisión del 93%, y detecta si ha sufrido una caída intradomiciliaria con una precisión del 72%. También, se integra un sistema de botones de emergencia en la vivienda, los cuales, al ser accionados, envían una alerta inmediata al familiar indicando que se requiere su atención. Se integra un módulo de prevención de caídas, el cual emite advertencias sonoras en zonas de riesgo de accidentes para reforzar el cuidado al transitarlas. Por último, el familiar de la persona mayor visualiza el pulso cardíaco en tiempo real en un aplicativo móvil para Android OS, y recibe alertas vía aplicación y SMS en caso de una situación de emergencia ocurrida en la vivienda.
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    Diseño de un sistema IOT de medición de la experiencia de usuario wifi en un campus universitario
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-24) Santillana Castañeda, Yorkman Steve; Velarde Criado, Luis Ángelo
    En la presente tesis, se realiza el diseño de un sistema capaz de la medición de experiencia de usuario en una red de área local inalámbrica que pueda ser implementado para su uso en la Pontificia Universidad Católica del Perú mediante un dispositivo programable IoT y servicios en la nube que complementan el funcionamiento del sistema. Para ello, se elaboran programas encargados de la medición y cálculo de parámetros, despliegue de recurso de cómputo en la nube, configuración de base de datos e implementación de una interfaz gráfica web para visualización de resultados. La presente tesis está estructurada de la siguiente manera: en el primer capítulo, se detalla la situación actual de las redes WiFi y su aplicación en redes de campus, junto con el alcance y los objetivos de la tesis; en el segundo capítulo, se desarrolla el estudio de los indicadores de medición de experiencia de usuario definiéndolos inicialmente desde la calidad de experiencia y explicando los modelos de evaluación existentes; en el tercer capítulo, se desarrolla el diseño del sistema, sus requerimientos, explicación de los algoritmos utilizados, el proceso de elección de sus componentes, la configuración de cada componente, diagrama funcional y esquemático y un análisis del costo de implementación del prototipo; y, en el cuarto capítulo, se desarrollan las pruebas de funcionamiento integral del sistema y otras pruebas adicionales sobe el rendimiento y operación del sistema.
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    Evaluación y diagnóstico en la red de comunicación de datos de un hospital de nivel III-2 para dar la propuesta de una nueva red
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-13) Alarcón Vega, Adolfo Martín; Velarde Criado, Luis Ángelo
    Este trabajo de tesis se realizó como parte del convenio de colaboración, Intercambio y unión de capacidades entre el Hospital Cayetano Heredia/HNCH-MINSA y la Pontificia Universidad Católica del Perú, con el objetivo de mejorar la infraestructura de la red de comunicaciones en el Hospital Cayetano Heredia, para lograrlo se hizo un estudio del flujo de información existente entre las oficinas y también se hizo un estudio de la infraestructura del cableado de comunicaciones y los equipos instalados, determinándose luego que se debería diseñar una nueva red, para tal efecto luego de un estudio de las distintas soluciones de cableado par trenzado UTP existentes en el mercado, se eligió la tecnología Gigabit Ethernet para propuesta del diseño final. Se realizaron inspecciones a las distintas oficinas, consultorios y ambientes donde se ha tendido el cableado estructurado por dentro y por fuera del Hospital Cayetano Heredia, para documentar el estado de sus instalaciones. Con el objetivo de realizar mediciones del uso del ancho de banda, se procedió a instalar el equipo LANMETER 860 de la marca Fluke y el software Network Inspector, ambas herramientas permitieron obtener valores estadísticos de parámetros tales como: la difusión (broadcast), colisiones, tasa de errores, etc. de los principales conmutadores instalados de 10/100 Mbps, estos resultados fueron útiles para saber como era la tasa de uso de la red y elaborar los requerimientos reales para el diseño de la red de datos. Además de dimensionar el sistema de red, se escogió una solución para el despliegue del cableado UTP de manera flexible, práctica y adecuada a la infraestructura del edificio. También se brindan los criterios y cálculos necesarios para la realización de un enlace inalámbrico con línea de vista, entre aquellos edificios que requieren comunicación que por su lejanía, no se encuentran integrados a la red. Los equipos y el cableado a ser considerados para el diseño, se eligieron después de hacer una comparación de marcas ofrecidas en el mercado de las telecomunicaciones, basándose en el análisis comparativo del desempeño, como también observando el aspecto económico. Finalmente se ha realizado una descripción económica de costos para su implementación, añadiendo a éste un cronograma de actividades que contemplaría los tiempos y los recursos que demandaría la futura red.
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    Estudio para el diseño de un sistema de monitoreo de temperatura y geolocalización para triciclos conservadores de frío empleando la red LPWAN de Sigfox de Lima metropolitana
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-07) Guevara Zárate, Adrián Emilio; Velarde Criado, Luis Ángelo; Kamt Marconi, Ángel
    En la actualidad el incremento de nuevas tecnologías se encuentra en un punto de crecimiento exponencial, involucrándose cada día más en las actividades cotidianas de las personas y las corporaciones. A nivel empresarial, en sus instalaciones se han desarrollado tecnologías en las que no se tiene como restricción principal el contar con un suministro de energía eléctrica limitado; mientras que fuera de instalaciones, donde no se cuenta con un suministro de energía eléctrica constante, se requieren baterías que la almacenen y puedan abastecer a un sistema de monitoreo o control. Una aplicación, de entre muchas, en donde el producto principal se encuentra fuera de instalaciones, es la venta de helados en triciclos conservadores de fríos. Estas unidades se encuentran en constante movimiento por zonas dentro de la ciudad durante su jornal de trabajo. Jornal en el que el producto no proporciona un feedback de valor de temperatura en el que se encuentra el helado, con ello su calidad posproducción puede verse afectada; asimismo, hay una ausencia de realimentación que permita conocer la ubicación del triciclo durante el día, de contar con esta métrica, sería posible optimizar una gestión de flotas acorde a indicadores de cantidad de ventas. El presente trabajo de investigación plantea los fundamentos para poder desarrollar una solución basada en un sistema de internet de las cosas IoT, empleando la red LPWAN de Sigfox. Sistema que tiene inicio desde la lectura de sensores de bajo consumo de potencia para poder ser visualizados en un dashboard que permita monitorear estos parámetros, guardar un registro de estos y generar estadísticas para distintos fines como supervisión, gestión, optimización y prevención.
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    Diseño de un sistema de monitoreo para un invernadero experimental basado en una red de sensores
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-13) Pozo Gonzales, Jhordy Merlin; Velarde Criado, Luis Ángelo
    La agricultura en el Perú es una actividad económica muy sensible a los cambios en el clima, sin embargo, de ella depende la seguridad alimentaria de todos los peruanos. Debido a esto, se impulsa la aplicación de técnicas agrícolas que ofrezcan ventajas respecto al modelo tradicional. Por ejemplo, una de ellas es el uso de invernaderos, la cual permite, entre otras cosas, protección contra climas adversos, reducción del tiempo de cultivo y mejora de la calidad a través de una atmósfera interna controlable. Comúnmente, estos invernaderos son operados manualmente por el agricultor en base a su experiencia, por lo que no se obtiene condiciones ambientales adecuadas para una agricultura de precisión. Sumado a esto, el cambio climático y la diversidad de los pisos altitudinales a lo largo del país, hacen que sea necesario buscar alternativas de adaptación tecnológicas. En este sentido, el Internet de las Cosas (IoT-Internet of Things) y el desarrollo de software, ponen a nuestra disposición herramientas para la implementación de soluciones innovadoras aplicadas a la agricultura, las cuales ayudarán a incrementar el rendimiento y la calidad de los productos. Por lo tanto, la solución tecnológica propuesta, como objetivo de esta tesis, es diseñar un sistema de monitoreo que permita hacer el seguimiento de variables críticas dentro del invernadero basado en una red de sensores.
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    Estudio del diseño de un sistema IoT para el monitoreo de datos de uso, alertas y geolocalización en refrigeradores para ventas de una empresa de lácteos usando la red LoRaWAN
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-11) Jaramillo Huaman, James Miguel; Velarde Criado, Luis Ángelo; Kamt Marconi, Ángel
    La Transformacion Digital se est ´ a agilizando debido al COVID-19 y la necesidad de ´ realizar actividades remotas a traves de Internet. Las empresas empiezan a adoptar este ´ cambio de paradigma y aplicarlo en los problemas de sus negocios. A partir de ello, se explota el concepto Internet de las Cosas (por sus siglas en ingles, IoT). IoT hace ´ referencia a sistemas embebidos con sensores asociados a cosas y que tienen conectividad a Internet. Se puede acceder a los datos de los sensores desde cualquier dispositivo conectado a Internet; estos proveen informacion que ayuda a mejorar la toma ´ de decisiones para crear soluciones mas inteligentes. Existe una empresa de lacteos que entrega en calidad de pr ´ estamo refrigeradores de ´ exhibidor a terceros para promocionar sus productos y agilizar sus ventas. Sin embargo, es complicado tener un control real de estos activos tangibles. La empresa requiere un sistema que les permita establecer una geocerca (una cerca virtual delimitada por coordenadas geograficas) y enviar una alerta en caso el refrigerador sea trasladado fuera. ´ Asimismo, se propone integrar un sistema de adquisicion de datos, de tal manera que se ´ env´ıe de forma periodica la temperatura en la cabina interna, la temperatura en el motor ´ y la cantidad de aperturas y cierres de su puerta. Los refrigeradores estan distribuidos en ´ la ciudad de Lima, lo que exige una cobertura de red en la escala de los kilometros. ´ Para solucionar lo planteado se propone un sistema IoT con el uso de sensores como: acelerometro, un receptor GNSS (para la geolocalizaci ´ on) y sensores de temperatura ´ (disenados con RTDs). Adem ˜ as, se necesita LEDs indicadores y un ´ reed switch para el monitoreo de uso de la puerta. Se propone desplegar este sistema con la tecnolog´ıa LoRaWAN porque la antena de un Gateway brinda cobertura mayor a los 10 km con un bajo consumo de energ´ıa electrica. En general, se propone un esquema de red donde ´ cientos de nodos (los dispositivos asociados al refrigerador) se conectan mediante un transceptor LoRa al Gateway mas cercano que, a su vez, est ´ a conectado a Internet. Estos ´ Gateways son administrados por un servidor de Back-end que preprocesa la informacion, ´ identifica su origen, decodifica y lo reenv´ıa a un servidor de aplicacion que alojar ´ a un ´ programa para visualizar los datos y alertas en una plataforma Web tipo dashboard.
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    PUCP Smart Campus Live Lab, planteamiento de línea base y plan de desarrollo de un modelo de Smart Campus
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-06) Gamarra Becerra, Andrea Alejandra; Velarde Criado, Luis Ángelo
    El presente trabajo tiene como objetivo elaborar una línea base y un plan de desarrollo de un modelo de Smart Campus para la PUCP con el uso de IoT para promover nuevas investigaciones; y en el caso de ser implementado, mejorar el uso de los recursos dentro del Campus. Esta propuesta toma como modelo el concepto de Smart-Cities y utiliza la información recopilada de diferentes universidades para proponer las soluciones tecnológicas adecuadas, tomando como base el plan maestro y plan estratégico de la PUCP, los cuales van a ser estudiados para determinar los requerimientos más importantes a tomar en cuenta. Además, se estudió el estado actual de la universidad, para que con el estudio de investigaciones previas que hayan dado resultados positivos, proponer las soluciones que más se acomoden a la arquitectura tecnológica actual de la universidad, teniendo en consideración cuatro aspectos: mejora del uso de recursos, impacto social positivo, ahorro económico tanto para la universidad como estudiantes y trabajadores, y, por último, que fomenten nuevas investigaciones. Sin embargo, este plan base se enfoca en cinco soluciones inteligentes, las cuales se consideran las más importantes según el estudio de la problemática, pero hay una amplia gama de soluciones IoT para diferentes necesidades. Por último, se determina el alcance, costo y tiempo estimado para implementar dichas soluciones, la cantidad de datos que serían transmitidos, y el posible impacto que generaría, tanto a la universidad como a los estudiantes y trabajadores. Todos estos factores servirán para que se tenga una base para un futuro desarrollo de un Smart Campus que cumpla con los aspectos antes mencionados, y su implementación sea menos complicada.
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    Diseño e implementación de un sistema de inventario RFID para el almacén de la sección de electricidad y electrónica de la PUCP
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-03) Sotelo Narváez, Mario Gustavo; Velarde Criado, Luis Ángelo
    Debido a que en la actualidad los sistemas RFID son ampliamente utilizados en el manejo y control de inventarios, se ha observado que el almacén de la Sección de Electricidad y Electrónica de la PUCP podría beneficiarse de las ventajas que estos ofrecen en temas de mejora y automatización de procesos. De acuerdo con múltiples autores, automatizar procesos cuenta con muchas ventajas, las cuales incluyen una mayor productividad, reducción de probabilidad de errores, reducción de tiempos de ejecución de tareas, entre otras. Por lo tanto, los objetivos de la presente tesis residen principalmente en el desarrollo de un sistema que automatice los procedimientos de préstamo y devolución de equipos del almacén a estudiantes y profesores, ya que con esto se cubre más del 80 por ciento de actividades diarias del personal encargado. El sistema ha sido desarrollado y probado con algunos equipos, por lo que es bastante factible su despliegue en el entorno de trabajo del almacén. Los resultados obtenidos muestran que la automatización del método actual cumple con la función de reducir tiempos de espera de los usuarios, lo cual se traduce en un mejor servicio y en una mayor productividad del personal del almacén.